Die
Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Fördereinrichtung für eine direkteinspritzende
Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine mit einer vorzugsweise im Kraftstofftank
angeordneten, hinsichtlich ihres Förderstromes geregelt betriebenen
Kraftstoffpumpe, die über
einen Kraftstofffilter vorzugsweise Dieselkraftstoff zum Eingang
einer Hochdruckpumpe fördert.
Zum technischen Umfeld wird neben dem derzeit üblichen Stand der Technik auf
die DE 196 18 932
C2 verwiesen.The invention relates to a fuel delivery device for a direct-injection motor vehicle internal combustion engine with a preferably arranged in the fuel tank, regulated in terms of their flow controlled fuel pump, which preferably promotes diesel fuel through a fuel filter to the input of a high-pressure pump. The technical environment is in addition to the current state of the art on the DE 196 18 932 C2 directed.
Übliche mit
Dieselkraftstoff betriebene Kraftfahrzeuge sind mit einer elektromotorisch
angetriebenen Intank-Kraftstoffpumpe ausgestattet, die über eine
Vorlaufleitung und einen Kraftstofffilter die das Druckniveau für die Hochdruck-Direkteinspritzung bereitstellende
Kraftstoff-Hochdruckpumpe mit Diesel-Kraftstoff aus dem Fahrzeugtank
versorgt. Diese Intank-Kraftstoffpumpe wird im weiteren als Kraftstoffpumpe
bezeichnet, während
die Kraftstoff-Hochdruckpumpe nur mehr Hochdruckpumpe genannt wird.
Die Kraftstoffpumpe kann im einfachsten Fall mit Konstantförderung
bzw. im Ein/Aus-Betrieb arbeiten, alternativ aber auch drehzahlgeregelt
betrieben werden, wobei vorzugsweise eine Anpassung an den jeweiligen
Betriebspunkt (Drehzahl und Last) der Brennkraftmaschine erfolgt.
Während
eine ungeregelte Kraftstoffpumpe einen ungünstigen Wirkungsgrad besitzt,
da sie grundsätzlich
für den „worst-case", d.h. im Hinblick
auf eine Kombination der ungünstigsten
Toleranzen des Gesamtsystems ausgelegt sein muss, können drehzahlgeregelte
Systeme zwar an den geschätzten
(unterschiedlichen) Kraftstoffbedarf angepasst werden, jedoch muss
bei den restlichen Systemtoleranzen ebenfalls der „worst-case" zur Auslegung herangezogen
werden.Usual with
Diesel fuel powered vehicles are equipped with an electric motor
powered Intank fuel pump equipped with a
Feed line and a fuel filter which provides the pressure level for the high-pressure direct injection
High-pressure fuel pump with diesel fuel from the vehicle tank
provided. This Intank fuel pump is further referred to as a fuel pump
designated while
the high-pressure fuel pump is only called high-pressure pump.
The fuel pump can in the simplest case with constant delivery
or operate in on / off mode, but alternatively also speed-controlled
operated, preferably an adaptation to the respective
Operating point (speed and load) of the internal combustion engine takes place.
While
an unregulated fuel pump has an unfavorable efficiency,
since they are basically
for the "worst-case", i.e. with regard to
on a combination of the least favorable
Tolerances of the entire system must be designed, speed-controlled
Systems though at the esteemed
(different) fuel needs to be adjusted, however
for the remaining system tolerances also the "worst-case" used for the interpretation
become.
In
der eingangs genannten DE
196 18 932 C2 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur
Regelung des Kraftstoffdrucks in einem stromab der Hochdruckpumpe
befindlichen Hochdruckspeicher (= Common-Rail) beschrieben, wonach
zur verbesserten Anpassung des Drucks insbesondere im Falle einer
Druckerniedrigung nicht nur der Kraftstoff-Druck im Hochdruckspeicher,
sondern auch derjenige im sog. Niederdruckbereich vor der Hochdruckpumpe berücksichtigt
wird.In the aforementioned DE 196 18 932 C2 is a device and a method for controlling the fuel pressure in a high-pressure pump located downstream of the high-pressure pump described (= common rail), according to the improved adjustment of the pressure, especially in the case of a pressure reduction not only the fuel pressure in the high-pressure accumulator, but also in the so-called Low pressure range before the high-pressure pump is taken into account.
Bekanntlich
sind Kraftstofffilter für
Dieselkraftstoff elektrisch beheizbar, um bei sehr kalten Temperaturen
ein Versulzen des Kraftstoffs im Filter zu verhindern, d.h. um den
Fahrzeugbetrieb auch bei solch niedrigen Temperaturen sicherzustellen,
bei denen das einwandfreie Fließverhalten
des Kraftstoffs nicht mehr garantiert ist. Die Heizung des Kraftstofffilters
wird im einfachsten Fall nur über
die Kraftstofftemperatur gesteuert. In diesem Fall sollte nur eine
relativ geringe Heizleistung vorgesehen sein, um im ohnehin schon
kritischen Kaltbetrieb das elektrische Bordnetz des Kraftfahrzeugs
nicht zu stark zu belasten. Modernere Kraftstofffilter steuern sich
daher bedarfsgerecht selbsttätig,
d.h. werden nur dann beheizt, wenn dies tatsächlich notwendig ist. Dabei sind
diese Filter teils auch in der Lage, ihren Standzeitstatus bzw.
das Erreichen des Lebensdauerendes an eine elektronische Steuer-
und Überwachungseinheit
zu melden, jedoch sind diese Filter aufgrund der aufwändigen Elektronik
und Sensorik relativ teuer. Im übrigen
beschränkt
sich auch bei Einsatz einer bedarfsgeregelten Filterheizung die
Eigendiagnosefähigkeit
des Gesamtsystems (auch für drehzahlgeregelte
Systeme) auf den Zustand des Kraftstofffilters.generally known
are fuel filters for
Diesel fuel electrically heated to cool at very cold temperatures
to prevent turbulence of the fuel in the filter, i. to the
Ensure vehicle operation even at such low temperatures
where the flawless flow behavior
fuel is no longer guaranteed. The heating of the fuel filter
is in the simplest case only over
controlled the fuel temperature. In this case, only one should
relatively low heat output to be already in anyway
critical cold operation the electrical system of the motor vehicle
not to overload too much. Modern fuel filters control themselves
therefore self-sufficient,
i.e. are only heated when this is actually necessary. There are
some of these filters are also capable of
reaching the end of life to an electronic control
and monitoring unit
to report, however, these filters are due to the complex electronics
and sensors are relatively expensive. Furthermore
limited
even when using a demand-controlled filter heating the
Self-diagnosis capability
of the entire system (also for speed-regulated
Systems) on the condition of the fuel filter.
Eine
demgegenüber
verbesserte Kraftstoff-Fördereinrichtung
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufzuzeigen, ist Aufgabe der
vorliegenden Erfindung.A
In contrast,
improved fuel conveyor
According to the preamble of claim 1 show, is the task of
present invention.
Die
Lösung
dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffpumpe
druckgeregelt betrieben wird, um am Eingang der Hochdruckpumpe ein
bestimmtes Druckniveau einzustellen. Vorteilhafte Weiterbildungen
sind Inhalt der Unteransprüche.The
solution
This object is characterized in that the fuel pump
operated pressure-controlled, at the entrance of the high-pressure pump
to set a certain pressure level. Advantageous developments
are content of the subclaims.
Vorgeschlagen
wird somit ein druckgeregeltes System, welches über geeignete Ansteuerung der
Kraftstoffpumpe den Kraftstoffdruck am Eingang der Hochdruckpumpe
regelt. Der Energieverbrauch des Niederdrucksystems kann dabei durch
Regelung des Drucks auf den minimal zulässigen Wert vorteilhafterweise
signifikant reduziert werden, indem die Kraftstoffpumpe quasi bedarfsabhängig betrieben wird.
Vorteilhafterweise ist dadurch eine Überwachung hinsichtlich einer
Veränderung
des Leistungsbedarfs des Systems, d.h. der Kraftstoff-Fördereinrichtung
bzw. genauer der Kraftstoffpumpe davon, möglich, wodurch grundsätzlich Fehler
im System erkannt bzw. festgestellt werden können. Insbesondere kann damit
auch eine einfache und geeignete Steuerung der Heizung des Kraftstofffilters
erfolgen und zwar über
die Erfassung des notwendigen Ansteuersignals der Kraftstoffpumpe
für einen
bestimmten Istwert des geregelten Kraftstoffdrucks im Eingangsbereich
der Hochdruckpumpe, sowie unter Berücksichtigung der aktuellen
Kraftstofftemperatur. Steigt dieses besagte Ansteuersignal, das
unter definierten Betriebszuständen
zum Erreichen eines bestimmten Kraftstoffdrucks notwendig ist, an,
so liegt je nach Temperatur des Kraftstoffs ein Versulzen des Kraftstofffilters
(und somit Heizbedarf) oder eine Verschmutzung des Kraftstofffilters
vor. Die Änderung des
besagten Ansteuersignals ist nämlich
praktisch proportional zur Änderung
des Druckverlusts im Kraftstoffsystem. Damit kann der „Verschmutzungsstatus" des Filters ohne
weitere aufwändige
Sensorik relativ exakt erfasst und bspw. für eine Serviceanzeige herangezogen
werden. Grundsätzlich
kann dabei vorzugsweise ein Regler, der die Kraftstoffpumpe geeignet
ansteuert, die Veränderungsgeschwindigkeit des
Regler-Ausgangssignals bzw. hierdurch der Ansteuerleistung der Kraftstoffpumpe
erfassen und damit den Zustand des Kraftstoffsystems diagnostizieren.
Vorzugsweise passt sich der bzw. ein Regler zur Ansteuerung der
Kraftstoffpumpe (hinsichtlich deren Förderleistung) als Referenz
für Zusatzfunktionen, wie
bspw. die Steuerung der Filterheizung oder der Systemdiagnose adaptiv
an, um Systemdriften zu korrigieren.Thus, a pressure-controlled system is proposed, which regulates the fuel pressure at the input of the high-pressure pump via suitable activation of the fuel pump. The energy consumption of the low-pressure system can advantageously be significantly reduced by regulating the pressure to the minimum permissible value by the fuel pump is operated quasi demand-dependent. Advantageously, this makes it possible to monitor with regard to a change in the power requirement of the system, ie the fuel delivery device or, more precisely, the fuel pump thereof, whereby errors in the system can basically be detected or detected. In particular, this can also be a simple and appropriate control of the heating of the fuel filter via the detection of the necessary drive signal of the fuel pump for a specific actual value of the regulated fuel pressure in the input of the high-pressure pump, and taking into account the current fuel temperature. Increases this said drive signal, which is necessary under defined operating conditions to achieve a certain fuel pressure to, depending on the temperature of the fuel is a Verulzen the fuel filter (and thus heating demand) or Ver contamination of the fuel filter. Namely, the change of the said drive signal is practically proportional to the change of the pressure loss in the fuel system. Thus, the "contamination status" of the filter can be detected relatively accurately without further elaborate sensor technology and, for example, used for a service display Preferably, the controller (s) for controlling the fuel pump (in terms of flow rate) adapts adaptively as a reference for additional functions, such as filter heater control or system diagnostics, to correct system drifts.
Zum
druckgeregelten Betrieb der Kraftstoffpumpe benötigt wird vorzugsweise im Eingangsbereich
der Hochdruckpumpe (bzw. an dieser selbst) ein Drucksensor für den herangeführten Kraftstoff. Dort
kann ggf. darüber
hinaus ein Temperatursensor (bspw. mit dem Drucksensor kombiniert)
vorgesehen sein. Dann kann auch die elektrische Heizung des beheizbaren
Kraftstofffilters in Abhängigkeit
von der Temperatur des Kraftstoffes und der erforderlichen Förderleistung
der Kraftstoffpumpe bedarfsgerecht (und somit mit minimiertem Energieverbrauch)
angesteuert werden, und zwar unter Einbindung einer (bzw. Zugriff
auf eine) ohnehin bereits vorhandene elektronischen Steuereinheit
(bspw. das sog. Steuergerät
der Brennkraftmaschine) vorteilhafterweise mittels eines einfachen
Relais. Am Kraftstofffilter selbst ist somit keine weitere aufwändige Elektronik
und Sensorik mehr erforderlich.To the
Pressure-controlled operation of the fuel pump is preferably in the entrance area
the high-pressure pump (or on this itself), a pressure sensor for the fuel supplied. There
may possibly about it
In addition, a temperature sensor (for example, combined with the pressure sensor)
be provided. Then also the electric heating of the heated
Fuel filter depending
on the temperature of the fuel and the required delivery rate
the fuel pump as needed (and thus with minimized energy consumption)
be controlled, with the involvement of a (or access
on a) already existing electronic control unit
(For example, the so-called control unit
the internal combustion engine) advantageously by means of a simple
Relay. The fuel filter itself is thus no further expensive electronics
and more sensors required.
Die
Ansteuerung der elektromotorisch angetriebenen Kraftstoffpumpe kann
wahlweise direkt oder über
einen externen Verstärker
(der bspw. über ein
PWM-Signal vom Steuergerät
der Brennkraftmaschine versorgt wird) oder über ein eigenes Pumpensteuergerät (das über einen
Datenbus mit dem Steuergerät
der Brennkraftmaschine kommuniziert) im Sinne einer Drehzahlregelung
erfolgen. Vorzugsweise ist der Regler für die Kraftstoffpumpe also
im besagten Steuergerät
der Brennkraftmaschine integriert; grundsätzlich kann ein Regler zur
Ansteuerung der Kraftstoffpumpe und/oder eine Überwachungslogik für das Kraftstoffsystem,
insbesondere für
das Kraftstofffilter, in einem elektronischen Steuergerät der Brennkraftmaschine
oder einer zentralen elektronischen Überwachungseinheit integriert
oder zumindest funktional in dieses) eingebunden sein. Ferner kann
die druckgeregelte Ansteuerung der Kraftstoffpumpe zumindest einen
Vorsteuerwert, insbesondere hinsichtlich des zu erwartenden Kraftstoffbedarfs, berücksichtigen,
d.h. der Druckregler kann vorgesteuert werden (bspw. anhand der Änderung
der Stellung des Fahrpedals des Fahrzeug-Führers), womit das dynamische
Ansprechverhalten des Systems signifikant gesteigert werden kann.
Im übrigen
kann bei geeigneter Wahl eines höheren
Druckwertes vor der Hochdruckpumpe letztere mit einem geringeren Druckanhebungsfaktor
ausgestattet werden, d.h. es ist der Einsatz einer „kleineren" und somit günstigeren
Hochdruckpumpe möglich.The
Control of the electric motor driven fuel pump can
either directly or via
an external amplifier
(the example about a
PWM signal from the control unit
the internal combustion engine is supplied) or via its own pump control unit (via a
Data bus with the control unit
the internal combustion engine communicates) in the sense of a speed control
respectively. Preferably, the controller for the fuel pump so
in the said control unit
the internal combustion engine integrated; In principle, a regulator for
Activation of the fuel pump and / or monitoring logic for the fuel system,
especially for
the fuel filter, in an electronic control unit of the internal combustion engine
or a central electronic monitoring unit integrated
or at least functionally in this). Furthermore, can
the pressure-controlled control of the fuel pump at least one
Pre-tax value, in particular with regard to the expected fuel demand, take into account,
i.e. the pressure regulator can be precontrolled (eg based on the change
the position of the accelerator pedal of the vehicle driver), bringing the dynamic
Response of the system can be significantly increased.
Furthermore
can with a suitable choice of a higher
Pressure value before the high-pressure pump latter with a lower pressure increase factor
be equipped, i. it is the use of a "smaller" and thus cheaper
High pressure pump possible.
Im
Sinne einer vorteilhaften Weiterbildung kann im Eingangsbereich
der Hochdruckpumpe ein druckbeaufschlagter Kraftstoffspeicher vorgesehen sein,
d.h. ein solcher Kraftstoffspeicher, der den geregelten Förderdruck
der Kraftstoffpumpe beibehält. Hierbei
kann es sich bspw. um einen Blasen-, Membran- oder Feder/Kolbenspeicher
handeln. Mit einem solchen Kraftstoffspeicher kann das (übliche) Überstromventil
in der Hochdruckpumpe entfallen und der erforderliche Kraftstoffvolumenstrom
für die
Versorgung der Hochdruckpumpe auf den tatsächlichen Verbrauch der Brennkraftmaschine
und eine geringe Kühl-
und Schmiermenge abgesenkt werden, ohne dass die Dynamik des Hochdruckaufbaus
verschlechtert wird; bei geeigneter Speicherauslegung ist sogar
eine Verbesserung dieser Dynamik möglich, wobei noch darauf hingewiesen
sei, dass durchaus eine Vielzahl von Details abweichend von obigen
Erläuterungen
gestaltet sein kann, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.in the
Meaning of an advantageous development can in the entrance area
the high pressure pump be provided with a pressurized fuel storage,
i.e. such a fuel storage, the regulated delivery pressure
the fuel pump maintains. in this connection
For example, it may be a bladder, diaphragm or spring / piston accumulator
act. With such a fuel storage, the (usual) overflow valve
omitted in the high pressure pump and the required fuel flow
for the
Supply the high-pressure pump to the actual consumption of the internal combustion engine
and a low cooling
and lubricating amount can be lowered without sacrificing the dynamics of the high-pressure construction
is worsened; with appropriate memory design is even
An improvement of this dynamic is possible, although it should be noted
Be that quite a lot of details deviate from the above
Explanations
may be designed without departing from the content of the claims.